DE1613990A1

DE1613990A1 - Einrichtung zur Spurfuehrung bei einem Lichtfleck-Abtastgeraet

Info

Publication number: DE1613990A1
Application number: DE19681613990
Authority: DE
Inventors: Dr Hansjoachim Hamisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1968-03-01
Filing date: 1968-03-01
Publication date: 1970-08-20
Also published as: BE729191A; US3567855A; NL6901968A; GB1266571A; DE1613990B2; CH477738A; FR1598065A; DE1613990C3; SE355716B

Description

R. 9100

It. -Nr.. 1186/67

'Ii 0 B E E T BOSCH GMBH,. Stuttgart, Ereitscheidstr.

Einrichtung zur Spurführung bei einem Lichtfleek-Abtastgerät

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen, in denen Informationsmuster, die in Form lichtdurchlässiger Spuren in einer normalerweise undurchlässigen Schicht auf einem transparenten Träger eingezeichnet sind, mit einem relativ zu dem Träger bewegten Lichtfleck abgetastet werden, wobei das von der Schicht durchgelassene Licht von einer Fotozelle aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Solche Abtastanordnungen sind allgemein bekannt. Die Relativbewegung kann z.B. in einer Itasterbewegung bestehen, bei der der Lichtfleck durch einen Ablenkmechanismus quer zu der Trans- " portrichtung eines bandförmigen Trägers abgelenkt wird, oder auch in der alleinigen Bewegung eines bandförmigen Trägers in seiner Längsrichtung, auf dem eine oder mehrere Spuren in Längsrichtung aufgezeichnet sind.

Bei Anordnungen der oben beschriebenen Art ist die Qualität der Signalwiedergabe im wesentlichen durch die Genauigkeit der Einhaltung der Spuren durch den abtastenden Lichtfleck bestimmt. Sie wird unter anderem beeinträchtigt durch fehlerhafte und unregelmäßige Aufzeichnung der Spuren, Alterungsvorgänge im Aufzeichnungsträger, mechanische und elektrische Toleranzen des Bandtransports, Temperatureinflüsse und dergleichen mehr.

Bei der Aufzeichnung von Signalen mit einem Laser- oder ,lSlektronenstiraiil kann die Spurbreite weniger als 2 ax_$ der Spurabstand weniger als 10 m. betragen. Eine so hohe Infor»

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mat ion s dichte erbringt erliel)liche Vorteile hinsichtlich der Speicherung von Signalen auf einem bandförmigen Träger, da auf diesem Träger von begrenzter Länge eine sehr große Informationsmenge aufgezeichnet werden kann. Dieser Vorteil kann jedoch nur dann nutzbar gemacht werden, wenn es gelingt, die Aufzeichnungen auf dem Trägermaterial mit der gleichen Genauigkeit abzulesen, ITürde z,B. der abtastende Lichtfleck nicht symmetrisch zu der Zeilenspur liegen, sie gar vorübergehend gänzlich verfehlen oder gelegentlich zwischen den Zeilen verlaufen, so hätte das eine Verfälschung des von der signalerzeugenden Fotozelle abgegebenen Signals zur Folge.

Aus der Technik der Filmabtastung von zellenförmig aufgezeichneten Fernsehsignalen ist ein Verfahren bekannt, das darin besteht, daß am Anfang jeder Zeile eine besondere Spur geringerer Breite aufgezeichnet wird und der abtastende Lichtfleck bei Erreichung des Zeilenanfangs zu einer Bewegung senkreoht zur Zeilenrichtung veranlaßt wird_t bei der ein Wechselstronisignal erzeugt wird. Dieses Weohselstronisignal wird mit einer Wechselspannung konstanter Phase verglichen und aus der Phasenabweiohung ein Fehlersignal abgeleitet, welches zur Korrektur der Lage des abtastenden Lichtflecks in Bezug auf die Zeilen dient.

Dieses Verfahren hat sich jedoch in der Praxis nicht eingeführt, da der für die Prüfspür zur Verfügung stehende Zeitraum außerordentlich kurz ist und daher sehr hochfrequente V/echselspannungen bei der Phasenvergleiohsschaltung verwendet werden müssen, was zu Schwierigkeiten der Phasenstabilisierung führt. Außerdem bedeutet eine richtige Stellung des Flecks am Anfang der Spur noch nicht die Aufreohterhaltung derselben im weiteren Spurverlauf, da die Spurriohtung aufgrund irgendwelcher Einflüsse von der Ablonkriohtung des Abtaststrahles abweichen kann.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf Abtastvorrichtungen, bei denen die Abtastung mit Hilfe eines Lichtstrahls, vorzugsweise Laserstrahls erfolgt. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Einhaltung der richtigen Stellung des Abtastfleeks bezüglich der Aufzeichnungsspur nicht nur am Anfang der Spuren bzw. Zeilen, sondern auch während des ganzen weiteren Spurverlaufs zu gewährleisten.

Bei einer Einrichtung zur Spurführung in einer Anordnung zur Abtastung von Informationsmustern, insbesondere zellenförmig aufgezeichneten Fernsehbildern, die in Form von lichtdurchlässigen Spuren in einer normalerweise undurchsichtigen Schicht auf einem transparenten Träger eingezeichnet sind, mit einem wandernden Lichtfleck, wobei das von der Schicht durchgelassen Licht von einer Fotozelle aufgenommen wird, welche der Lichtdurchlässigkeit der Spuren entsprechende elektrische Signale abgibt, ist erfindungsgemäß der wandernde Lichtfleck q.uer zu den Spuren verbreitert, so daß er einen Teil des Zwischenraumes zwischen den Spuren überdeckt, und weist einen im wesentlichen konstanten Intensitätsgradienten auf, z.B. durch Abschwächung des erzeugten Lichtstrahlbündels mit einem Graukeil; ferner wird das von der Fotozelle erhaltene Signal über eine gegen die Abtastperiode große Zeit gemittelt und aus dem Mittelwert ein Kegelsignal abgeleitet, welches zur Querablenkung des Lichtstrahlenbündels in dem Sinne verwendet wird, daß der Lichtfleck die Zeilenspuren stets praktisch symmetrisch überdeckt» Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erhalten, daß Abweichungen von der Spur, z.B. durch Veränderungen des Zeilenabstandes, wie sie etwa durch Schrumpfung des die Spuren tragenden Aufzeichnungsträgers zustande kommen können, durch eine Querablenkung des abtastenden Lichtflecks so ausgeglichen werden, daß der Lichtfleck die Spuren stets symmetrisch überdeckt. Es werden daher Störungen des erhaltenen Informationssignals duroh systematische Schwankungen des Zeilenabstandes vermieden.

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Außerdem werden auch solohe Störungen ausgeglichen, die durch Veränderung des optischen oder elektrischen Systems infolge von Temperatureinflüssen und dergleichen zustande kommen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren 1 Ms näher erläutert, von denen

Figur 1 einen Ausschnitt aus der Zeilenstruktur der abzutastenden Aufzeichnung,

Figur 2 eine Darstellung des Intensitätsverlaufs des abtastenden Lichtpunktes quer zur Zeilenrichtung,

Figur 3 eine Regelanordnung zur Einregelung der Lage des

abtastenden 'Lichtflecks senkrecht zu den Zeilen und

Figur 4 eine optische Hilfseinrichtung zur Erzeugung eines . ' Lichtflecks gewünsohter Form zeigt.

In Figur 1 sind 1, 1·, 1" drei Spuren von Aufzeichnungen, wie sie bei der Verwendung eines Laserstrahls zur Aufzeichnung von Informationen auf einem Trägerband zustande kommen. Das Aufzeichnungsband kann z.B. aus einer dünnen Kunststoffolie bestehen, auf welcher eine dünne Metallschicht aufgedampft ist, die durch den auftreffenden Lichtfleck eines Laserstrahls stellenweise mit Löchern versehen ist. Solche Löcher sind in Figur i in den Zeilen 1, 1», 1" in Form von sohwarzen Punkten 2 angedeutet. Die Information kann z.B. nach einem Frequenzmadulationsverfahren aufgezeichnet sein, bei dem der Abstand der ausgebrannten Punkte entsprechend der Amplitude des Signals verändert wird. Bei der Abtastung längs der Zeilen verwendet man zweckmäßig einen Abtastfleck von etwa reeht-U? eckigem Querschnitt 3, dessen Ausdehnung senkrecht zu den vP Zeilen groß ist. Bei einer solohen Ausbildung des A&taet« j. fleoks ist ein Verfehlen der Zeilen weniger wahrscheinlich -f als bei einem Fleck von etwa dar Breite der Zeilen« Die Spur-· breite Tat trägt etwa 3/a und der Abstand etwa 8 bis 10m* 4er langgestreckten Form des Abtastfleoks kann öter FaIX

eintroton, d^ß der Abtastfleok zwischen die Zeilen ao daß überhaupt kein Signal oder allenfalls ein Rostsignal

Abtastung iweier Spuren sraetana«

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Bei der Erfindung erhält der Abtastfleck jedoch einen Intensitätsgradienten, wie er in Figur 2 angedeutet ist, d.h.

seine Intensität steigt von dem einen Ende seiner Längsausdehnung von einem Minimalwert bis zu einem Maximalwert linear an, so daß in dem wirksamen Abtastbereich des Flecks ein etwa linearer Intensitätsgradient vorliegt. Bei einer solchen Beschaffenheit der Intensitätsverteilung kann man eine Spurführung mit einer Hegelanordnung durchführen, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. In Figur 3 ist 4 ein Laserstrahl, welcher zur Erzeugung des Abtastflecks dient« Er wird Mit Hilfe einer Linse 5 so auf den Informationsträger 6 abgebildet, daß in der Ebene des Informationsträgers ein Abtastfleck etwa von der Form 3 in Figur 1 entsteht» Zur Erzeugung des Abtastflecks der gewünschten Form kann man folgendermaßen vorgehen; Durch Kombination einer Zylinderlinse 12 (Figur 4) und der Linse 5 wird ein astigmatisches Fokussierungssystem erzeugt, so daß zwei zueinander senkrechte Brennlinien mit einer Brennweitendifferenz A f entstehen* In einer der bauen Brennlinien befindet sich der Informationsträger 6, wobei die Brennlinie senkrecht zur Schreibspur (l, 1», 1% Figur 1) gestellt wird. Das Intensitätsprofil des abtastenden Strahles hat etwa die Gestalt einer flachen Glockenkurve, wie sie in Figur 4 duroh die Linie 16 angedeutet ist. Um nun in der senkrecht zur Sohreibspur liegenden Ilichtung die Flanken des Liohtflecks möglichst steil zu machen, wird eine Zylinderlinse 12 von soldier Brechkraft verwendet, daß die Länge der in der Ebene des Informationsträgers liegenden Brennlinie 17 größer als nötig wird, und W'rd ferner der Strahl duroh eine Spaltblende 7 so begrenzt wii«4, daß aus dem Strahlprofil der mittlere Teil herausgeschnitten und eine verkürzter Brennfleok 17^f erhalten wird. In Spaltriohtung tritt jedoch keine Strahlbegrenzung auf, so daß die Fokussierung senkreoht zur Papierebene nioht beeinträchtigt wird. Zur Erzeugung des sohrä'gen Profils gemäß Figur 2 kann über den Spalt ein Graukeil 18 gelegt werden, dessen Gradient

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senkrecht zur Spaltrichtung verläuft. Die Bewegungsrichtung des Informationsträgers 6 liegt in der Papierebeile in Richtung des angegebenen Pfeiles.

Das von dem Informationsträger 6 (Figur 3) durchgelassene Licht gelangt über die Optik 8 in eine Fotozelle 9, die z.B. einen Sekundärelektronenvervielfacher enthalten kann. Das am Ausgang der Fotozelle 9 auftretende Signal wird einerseits zur Weiterverarbeitung einem Anzeigegerät und andererseits einer Einrichtung 10 zugeleitet, welche einen Mittelwert über eine gegenüber der Bildpunktperiode große Zeit bildet, z#b; über 20 Bildpunktperioden eines Fernsehbildes. Bei einem frequenzmodulierten Bildsignal ist die Bildpunktperiode die Trägerfrequenzperiode» Mit der am Ausgang der mittelwertbildenden Stufe 10 erhaltenen Spannung kann nun eine Ablenkvorrichtung 11 gesteuert werden, welche den abtastenden Lichtstrahl quer zur Spur so ablenkt, daß der Lichtfleck stets in eine symmetrische Lage zu der gerade abgetasteten Zeile gebracht wird. Eine Ablenkvorrichtung kann z.B. aus einem elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigten Spiegel oder aus einem Prisma mit veränderlichem Prismenwinkel bestehen. Wenn die Zeilen auf dem Informationsträger senkrecht zur Bewegungsrichtung desselben stehen, so muß die korrigierende Ablenkung entsprechend parallel zur Bewegungsrichtung des Trägers verlaufen. In der Figur sind Ablenkmittel zur Bewegung des Strahles längs der Zeilen nicht dargestellt.

Eine Weiterbildung der Erfindung zur Vermeidung von Störungen des liege !vorgänge s duroh Schwankungen der Intensität des abtastenden Lichtstrahls besteht darin, daß aus dem Laserstrahl 4 mit Hilfe einer Strahlenteilerplatte 13 ein Teil des Liohts abgezweigt und gegebenenfalls über eine Schwäohungsvorrichtung 14 einer Fotozelle 15 zugeführt wird, von der eine Vergleiohsspannung abgeleitet werden kann, auf wolohe

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die in der Ablenkvorrichtung H wirksame Regelspannung bezogen wird. .Auf diese Weise bleiben Schwankungen der
Intensität des Laserstrahls ohne Einfluß.

Obwohl im Ausführungsbeispiel nur von einem Informationsträger die Rede ist, welcher aus einer auf einem Kunststoffband aufgedampften Metallschicht besteht, aus der mit einem Laserstaa hl Spuren ausgebrannt worden sind, ist es für den Fachmann klar, daß an Stelle eines solchen Bandes auch ein fotografischer Film verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche

1, !Einrichtung zur Spurführung in einer Anordnung zur Abtastung

von Informationsraustern, insbesondere Fernsehaufzeichnungen, die in Forin von lichtdurchlässigen Spuren in einer normalerweise undurchsichtigen Schicht auf einen transparenten Träger eingezeichnet sind, mit einem wandernden Lichtfleck, \robei das von der Schicht durchgelassene Licht von einer Fotozelle aufgenommen wird, welche der Lichtdurohlassigkeit der Spuren entsprechende elektrische Signale abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck quer zu den Spuren verbreitert ist und einen im wesentlichen konstanten Intensitätsgradienten aufweist, z.B. durch Abschwächung des erzeugenden Lichtstrahlenbündels mit einem Graukeil, daß die von der Fotozelle erhaltenen Signale über eine gegen die Bildpunktperiode große Zeit gemittelt werden und daß aus dem Mittelwert ein Regelsignal abgeleitet wird, welches zur Querablenkung des Lichts tr ahleiibünde Is in dem Sinne verwendet wird, daß der Lichtfleck die Zeilenspuren praktisch symmetrisch überdeckt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsspannung für die Regelspannung eine Fotozellenspannung dient, die von einem vor der Querablenkung abgetrennten Teil des erzeugenden Lichtstrahlenbündels gewonnen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck durch Erzeugung eines Astigmatismus des fokussierenden Linsensystems mittels einer Zylinderlinse verbreitert ist.

4, Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlbündel durch eine Schlitzblende, deren Längsausdehnung der abzutastenden Spur parallel liegt, begrenzt

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